鋼的滲碳是一種廣泛采用的表面化學熱處理工藝技術，滲碳淬火后在鋼的表面形成高硬度和耐磨性的滲碳層，同時心部保持足夠的強韌性。傳統氣氛滲碳目前雖應用最為廣泛，但暴露出許多問題：1、工件內氧化，非馬組織難以避免
同傳統氣氛滲碳方式相比，真空滲碳降低了處理成本和減小了環境污染，能獲得優良的工件表面狀態和滲碳層均勻性，同時真空滲碳還具有淬火變形小、滲碳效率高和避免晶界氧化的優點。隨著國家節能減排方針及環保政策的全面貫徹，進一步引導熱處理行業向“少無氧化、少無切削”的方向發展，清潔綠色無污染的真空滲碳技術也將逐漸取代傳統氣體滲碳，減輕國家資源、能源的消耗。真空滲碳技術：常采用高純C2H2(純度≥99.9%)為滲碳氣體，由于是在真空環境下進行滲碳和后續熱處理，且滲碳介質不含“氧氣”，從而避免了傳統氣氛滲碳容易出現的滲碳層氧化和脫碳的缺點。除具有真空熱處理的優點之外，還具有下列優勢：1、表面質量好：真空滲碳表面不氧化、不脫碳，保持金屬本色；不產生內氧化（黑色組織），有助于提高零件的疲勞強度；能極大提高產品的可靠性和使用壽命。
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2、工件變形小：真空滲碳工件加熱時，加熱的速度連續可控，可減小工件的內外溫差變形趨勢；滲碳完成后，淬火方式為真空淬火，大幅減小工件的淬火變形；減小后期的加工量，節省加工成本。
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3、滲碳層深度更均勻：工件加熱完成勻溫之后，才通入滲碳氣體，保證了大小工件起始滲碳點的同步性，這是滲碳層均勻的基礎。真空對工件表面有凈化作用，有利于碳原子被工件吸附。由于滲碳層深度的均勻性好，使淺層滲碳更易于控制。
4、表面碳含量易于控制：真空滲碳表面碳含量不必通過碳勢控 制，通過控制滲碳壓力和滲碳氣流量即可實現表面碳含量的精確控制。
5、滲碳溫度范圍跨度大：從低溫滲碳到最高滲碳溫度可達到1050℃，對于深層滲碳可大大節省工藝時間。更有利于完成特殊鋼種的滲碳工藝。6、滲碳質量穩定：工藝參數設定以后，整個滲碳過程由微機控制并記錄工藝參數。控制系統能對滲碳工藝進行精確控制，熱處理工件有良好的重復性，質量穩定。7、生產效率高：高溫滲碳可以使生產周期可大幅度縮短。有效節約時間和能源成本，提高生產效率。適用范圍廣泛：真空滲碳可實現對盲孔、深孔和狹縫的零件或者不銹鋼、含硅鋼等普通氣體滲碳效果不好甚至難以滲碳的零件，真空滲碳可獲得良好的滲碳層。
安全環保：真空滲碳生產過程無油煙，無明火，安全、環保無污染，工作環境清潔。符合國家鼓勵的環保政策，順應當前環保大趨勢。
高溫真空滲碳工藝的應用
高溫真空滲碳工藝時間與滲層
滲碳溫度 | 滲碳時間 | 擴散時間 | 滲碳層深 |
1000℃ | 15分鐘 | 59分鐘 | 0.8mm |
980℃ | 18.5分鐘 | 117分鐘 | 1.7mm |
980℃ | 6分鐘 | 30分鐘 | 0.55 mm |
970℃ | 16分鐘 | 130分鐘 | 1.2 mm |
970℃ | 23.5分鐘 | 227分鐘 | 1.7mm |
970℃ | 27分鐘 | 468分鐘 | 2.1-2.2mm |
970℃ | 39分鐘 | 678分鐘 | 2.3-2.5mm |
970℃ | 47分鐘 | 968分鐘 | 3.0-3.1mm |
950℃ | 16分鐘 | 130分鐘 | 0.9mm |
20CrMnMo鋼不同滲層真空滲碳工藝碳濃度三維模擬結果
部分材料真空滲碳工藝
滲碳溫度 | 滲碳時間 | 擴散時間 | 淬火溫度 | 氣冷壓力 | 滲層深度 |
鐵素體型不銹鋼真空滲碳工藝（1Cr17） |
980℃ | 6分鐘 | 30分鐘 | 980℃ | 1bar | 0.2mm |
980℃ | 13分鐘 | 85分鐘 | 980℃ | 1bar | 0.38mm |
980℃ | 33分鐘 | 306分鐘 | 1020℃ | 9bar | 0.9mm |
熱作模具鋼真空滲碳工藝（H13） |
950℃ | 33分鐘 | 306分鐘 | 1020℃ | 9bar | 1.0mm |
針對不同材料的不同形狀零件，鄭州飛虹熱處理設備制造有限公司進行了大量的模擬研究和工藝試驗工作，并應用于熱處理實際生產，獲取了大量的工藝數據積累.目前，該公司的真空滲碳零件已實際應用于航天軍工，精密及重載齒輪，汽車，液壓閥芯，油泵油嘴，石油化工，地質鉆探等諸多行業。
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滲碳層沒有內氧化層和脫碳層
撰稿人：林在濱
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